Bluetooth

Charakterystyka standardu

dr inż. Artur Klepaczko

aklepaczko@p.lodz.pl

p. 205, tel. 631-26-38

Projektowanie Interfejsów użytkownika

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

2

Charakterystyka ogólna

●

Technologia łącza radiowego krótkiego zasięgu

–

2.4 GHz

–

10–100 m

●

Dwa rodzaje transmisji

–

synchroniczne do przekazywania głosu

–

asynchoroniczne do przekazywania danych

●

Zastosowanie

–

telekomunikacja (telefonia bezprzewodowa)

–

technologie mobilne

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

3

Topologia sieci

●

Możliwe utworzenie łącza dwu- lub wielopunktowego

●

Kilka podsieci pracujących na wspólnym obszarze tworzy 
sieć rozproszoną (scatternet)

●

Poszczególne podsieci nie są ze sobą zsynchronizowane
i pracują na różnych kanałach

Podsieci (ang. piconet) 
– zespół urządzeń 
pracujących na tym 
samym kanale

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

4

Architektura

●

System Bluetooth ma 

budowę warstową:

–

specyfikacja łącza 
radiowego

–

sterownik łącza oraz 
protokoły warstwy 
liniowej

–

protokoły wyższych 
warstw

●

Specyfikacja łącza:

–

pasmo ISM (industrial, 
scientific, medical)

–

79 kanałów o szerokości 1 
MHz od 2.402 do 2.480 GHz

–

dla uniknięcia zakłóceń 
stosowana jest technika 
rozpraszania widma 
metodą przeskoków 
częstotliwości (FHSS)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

5

Kanały transmisyjne

●

Kanał transmisyjny reprezentowany jest przez pseudolosową 
sekwencję przeskoków częstotliwości

●

Sekwencja określana jest na podstawie adresu stacji 
nadrzędnej w danej podsieci

●

Przeskok wykonywany jest 1600 razy na sekundę

●

Kanał podzielony jest na szczeliny czasowe o czasie trwania 
równym 625 ms

●

Stacje nadrzędne nadają w szczelinach parzystych, a 
podrzędne w szczelinach nieparzystych (Time Division Duplex)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

6

Prędkość transmisji

●

Łącze asynchroniczne (ACL)

–

asymetryczne: 721 Kbps w kierunku do i 57.6 Kbps 
w kierunku przeciwnym

–

symetryczne: 432.6 Kbps w obu kierunkach

●

Łącze synchroniczne (SCO)

–

do trzech kanałów po 64 Kbps w obu kierunkach

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

7

Struktura protokołów

Specyfikacja łącza radiowego, sterownik łącza, protokoły warstwy 
liniowej: Link Manager Protocol (LMP), Logical Link Control and 
Adaptation Protocol (L2CAP)

Protokoły wyższych 
warstw: Service 
Discovery Protocol 
(SDP), serial line 
emulation protocol 
(RFCOMM), Telephony 
Control Specification 
(TCS), Object Exchange 
Protocol (OBEX)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

8

Sterownik łącza

●

Sterownik łącza i pasma transmisyjnego (Baseband and Link Control) 
umożliwia fizyczne połączenie urządzeń w podsieci

●

Ponadto, zadaniem sterownika łącza jest także realizacja protokołów 
warstwy liniowej

–

zarządzania łączem (LMP), 
odpowiedzialnego za konfigurację 
połączenia pomiędzy urządzeniami (dot. 
funkcji zapezpieczeń, generacji i 
wymiany kluczy kodowania, 
negocjowania rozmiarów pakietów itp.)

–

sterowania i adaptacji łącza logicznego 
(L2CAP), odpowiedzialnego za 
zarządzenie połączeniami logicznymi 
między urządzeniami na poziomie 
warstwy aplikacji

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

9

Protokół poszukiwania usług (SDP)

●

SDP jest wykorzystywany do 
rozpoznawania usług i możliwości 
urządzeń znajdujących się w 
podsieci

●

Wszystkie urządzenia posiadają tzw. 
rejestry usług (service records), 
które zawierają informacje 
niezbędne do identyfikacji i 
używania danej usługi

●

Informacja o wykryciu i 
zarejestrowaniu usługi jest 
przekazywana do całej podsieci

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

10

Protokoły wyższych warstw

●

TCS–BIN — definiuje procedurę sygnalizacji i ustanawiania 
połączeń telefonicznych. Protokół ten oparty jest na tzw. 
rekomendacji ITU-Q.931

●

RFCOMM — emulacja interfejsu szeregowego RS-232

●

PPP — definiuje procedurę transferu danych między dwoma 
bezpośrednio połączonymi ze sobą urządzeniami; w systemie 
Bluetooth PPP działa z wykorzystaniem RFCOMM

●

TCP/IP, UDP/IP — umożliwiają komunikację urządzeń Bluetooth 
poprzez sieć Internet

●

OBEX — protokół wymiany obiektów binarnych między 
urządzeniami; podstawowa funkcjonalność zbliżona do HTTP,
z tym, że HTTP w warstwie transportowej bazuje na TCP/IP,
w Bluetooth na RFCOMM

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

11

Profile Bluetooth (K1–K5)

●

K1 — ogólny profil dostępu GAP (Generic Access Profile): wprowadza definicje 
dotyczące podstawowych trybów pracy i procedur dostępu. Określa on zachowanie 
urządzenia w stanie oczekiwania i połączenia.

●

K2 — profil aplikacji wykrywania usług SDAP (Service Discovery Application 
Profile): umożliwia identyfikację usług realizowanych w innych urządzeniach.

●

K3 — profil dla telefonii bezprzewodowej CTP (Cordless Telephony Profile): 
definiuje właściwości i procedury wymagane do współpracy pomiędzy różnymi 
elementami telefonu „trzy w jednym”.

●

K4 — profil dla bezprzewodowej komunikacji wewnętrznej IntP (Interkom Profile): 
definiuje wymagania dla urządzeń Bluetooth dotyczące połączeń bezpośrednich 
pomiędzy telefonami typu „trzy w jednym”, tzw. usługa interkomu.

●

K5 — profil wirtualnego portu szeregowego SPP (Serial Port Profile): opisuje 
wymagania związane z realizacją emulowanego radiowego łącza szeregowego 

Profile służą zapewnieniu kompatybilności pomiędzy poszczególnymi 
urządzeniami i aplikacjami pochodzącymi od różnych prducentów

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

12

Profile Bluetooth (K6–K10)

●

K6 — profil dla bezprzewodowego zestawu słuchawkowego HP (Headset Profile): 
umożliwia bezprzewodowe połączenie zestawu i pełnienie przez niego roli 
urządzenia wejściowego i wyjściowego dla sygnałów dźwiękowych (audio).

●

K7 — profil usług modemowych DUN (Dial-up Networking Profile): umożliwia 
bezprzewodowy dostęp komputera do sieci Internet np. poprzez telefon komórkowy

●

K8 - profil usług telefaksowych FP (Fax Profile)

●

K9 — profil dostępu do sieci lokalnej LA (LAN Access Profile) Definiuje zestaw 
procedur zapewniający bezprzewodowy dostęp do sieci LAN.

●

K10 — ogólny profil wymiany danych w postaci obiektów GOEP (Generic Object 
Exchange Profile). W ramach usługi transmisji szeregowej wyodrębniono specjalna 
grupę profili które precyzują wymagania odnośnie wymiany danych w podstacji 
obiektów. Urządzeniami które najczęściej korzystają z tego typu profili są laptopy, 
notatniki elektroniczne czy telefony komórkowe. Profil GOEP określa reguły 
komunikacji typu „wyślij i pobierz” bazując na architekturze klient–serwer.

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

13

Profile Bluetooth (K11–K13)

●

K11 — profil przesyłania obiektów OPP (Object Push Profile): definiuje trzy 
podstawowe rodzaje operacje: 1. przesyłanie jednego lub więcej obiektów
2. pobranie tzw. wizytówki biznesowej 3. wymianę wizytówek, rozumianą jako 
następujące po sobie operacje 1. i 2. Dane przesyłane przez aplikacje oparte o ten 
profil są zapisywane w formatach: vCard, vCalendar, vMessage, vNote.

●

K12 — profil przesyłania plików FTP (File Transfer Profile): FTP umożliwia 
przesyłanie danych w łączu bezprzewodowym. W ramach profilu FTP zdefiniowano 
następujące rodzaje operacji: a) wybór serwera FTP z listy dostępnych serwerów 
tzn. pozostających w zasięgu radiowym urządzenia; b) przeglądanie zasobów 
serwera c) kopiowanie; d) kasowanie plików lub folderów oraz zakładanie nowego 
folderu na serwerze.

●

K13 — profil synchronizacji danych SP (Synchronization Profile): SP umożliwia 
synchronizację aplikacji typu PIM (Personal Information Manager)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

14

Modele aplikacji

●

Transfer plików

●

Telefon 3-w-1

●

Synchronizacja

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

15

Zagadnienia bezpieczeństwa

●

Szyfrowanie za pomocą algorytmu Secure And Fast 
Encryption Routine (SAFER+)

●

SAFER+ umożliwia stosowanie kluczy 128- bitowych

●

Na poziomie połączenia, bezpieczeństwo zapewnia 
procedura autentykacji, polegająca na weryfikacji 
numerów PIN

●

Dodatkowo, po autentykacji, urządzenia mogą 
utworzyć wspólny poufny klucz połączenia i ponownie 
wykonać autentykację z nowym kluczem (parowanie)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

16

Inne technologie bezprzewodowe

●

IrDA

●

Wi-Fi

●

Wireless USB

●

Wireless Firewire